專利名稱：估計由放射療法系統(tǒng)實施的劑量的系統(tǒng)和方法
估計由放射療法系統(tǒng)實施的劑量的系統(tǒng)和方法相關(guān)申請本申請要求2005年7月22日遞交的名稱為"SYSTEM AND METHOD OF DETERMINING POSITION OF AN OBJECT AND DELIVERING RADIATION THERAPY TREATMENT"的美國臨時專利 申請No. 60/701,588的權(quán)益，以及2005年7月22日遞交的名稱為 "SYSTEM AND METHOD FOR FEEDBACK GUIDED QUALITY ASSURANCE AND ADAPTATIONS TO RADIATION THERAPY TREATMENT"的美國臨時專利申請No. 60/701,580的權(quán)益，其兩者通 過引用結(jié)合于此。
背景技術(shù)：
過去幾十年來，計算機和網(wǎng)絡(luò)方面的改進、放射療法治療計劃軟 件以及醫(yī)學(xué)成像儀器(CT、 MRI、 US和PET)已被結(jié)合到放射療法實 踐中。通常，裝置用于跟蹤用于實施治療的設(shè)備的運動和位置。在治 療期間向患者實施的輻射的量也被監(jiān)視，以便向適當?shù)陌兄委焻^(qū)域?qū)?施正確的劑量(例如輻射的量)。典型地，經(jīng)由硬接線到控制計算機 的機械傳感器收集設(shè)備和患者位置信息。發(fā)明內(nèi)容在一個實施例中，本發(fā)明提供了局部定位系統(tǒng)("LPS")，以控 制、驗證、同步和/或QA放射療法治療系統(tǒng)或成像裝置系統(tǒng)。這能夠 實時地或者作為后處理進行。本發(fā)明的方面包括LPS和其它定位系統(tǒng) 之間的接口，以及使用這種信息用于機器控制、同步和/或患者過程如 成像或治療。在另一個方面，LPS能夠與其它患者監(jiān)視裝置通信以獲 得信息用于機器控制、同步和/或患者過程。本發(fā)明的另一個實施例包括一種用于在患者成像或治療的環(huán)境中 跟蹤不同硬件部件的方法。這些部件能夠包括機架、治療床、準直儀 (基座和/或各個葉)或期望反饋的其它部件。用于這個系統(tǒng)的傳感器 還能夠附著到患者。定位反饋的一種方法利用典型地硬接線到控制計算機的機械傳感 器。其它反饋方法集中于患者監(jiān)視，并且這些包括能夠插入到患者中的可植入RF裝置。這些裝置中的一些利用MOSFET技術(shù)以提供關(guān)于 接收劑量的反饋，而其它的則提供位置的讀出。在另一個實施例中，本發(fā)明提供了輻射成像和/或放射療法治療系 統(tǒng)。該系統(tǒng)包括輻射源、可移動的設(shè)備、配置用于控制包括移動該可 移動設(shè)備的控制器以及局部定位系統(tǒng)。該局部定位系統(tǒng)包括直接耦合 到可移動設(shè)備的位置驗證裝置，以及與該位置驗證裝置通信的系統(tǒng)監(jiān) 視模塊。局部定位系統(tǒng)被配置為位置驗證裝置確定位置數(shù)據(jù)。在另一個實施例中，本發(fā)明提供了一種使用指示運動的標記來估 計放射療法系統(tǒng)實施的劑量的方法。該標記與患者相關(guān)聯(lián)。該方法包 括以下行為向患者實施輻射；在實施輻射期間監(jiān)視標記的運動；以 及至少部分地基于標記的運動，估計向患者實施的劑量。在另一個實施例中，本發(fā)明提供了一種使用與患者相關(guān)聯(lián)的標記 來估計放射療法系統(tǒng)實施的劑量的方法。該方法包括以下行為向患 者實施輻射；獲得與輻射的實施相關(guān)的信息；至少部分地基于該信息 估計實施到標記的劑量；獲得標記接收的劑量；以及比較接收的劑量 與估計的劑量。在另一個實施例中，本發(fā)明提供了一種使用指示運動的標記來估 計放射療法系統(tǒng)實施的劑量的方法。該標記與患者相關(guān)聯(lián)。該方法包 括以下行為向患者實施輻射；在實施輻射期間監(jiān)視標記的運動；至少部分地基于標記的運動，估計向患者實施的劑量；獲得標記接收的 劑量；以及比較接收的劑量與估計的劑量。通過考慮詳細的描述和附圖，本發(fā)明的其它方面將會變得明顯。


圖1是部分示意性圖示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的放射療法治療 系統(tǒng)的局部透視圖。圖2是部分示意性圖示能夠在圖1中圖示的放射療法治療系統(tǒng)中 使用的多葉準直儀的局部透視圖。圖3示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的并且與圖1的放射 療法治療系統(tǒng)相結(jié)合的局部定位系統(tǒng)。圖4是能夠在圖3的局部定位系統(tǒng)中使用的多個裝置的框圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的實施利用可變強度籽(seed)的放 射療法治療的方法的流程圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的利用來自在耙中或耙附近植入 的MOSFET類型標記的反饋的方法的流程圖。
具體實施方式
在詳細解釋本發(fā)明的任何實施例之前，可以理解的是，本發(fā)明在 其應(yīng)用方面不限于在以下描述中闡述的或者在以下附圖中圖示的組成 部分的構(gòu)造和布置的細節(jié)。本發(fā)明能夠具有其它實施例，并且能夠以 各種方式被實施或執(zhí)行。同樣，可以理解的是，在此使用的措辭和術(shù) 語目的是為了描述，并且不應(yīng)當被認為是限制。在此的"包括"、"包 含"或"具有"及其變化的使用意味著包括其后列舉的項及其等價物 以及另外的項。除非特別指定或限制，否則，術(shù)語"安裝"、"連接"、 "支持"和"耦合"及其變化被廣泛地使用，并且包括直接和間接的 安裝、連接、支持和耦合。進一步，"連接"和"耦合"不限于物理 或機械的連接或耦合。盡管在描述附圖時，在此可以進行方向性參考，諸如上、下、向 下、向上、向后、底部、前面、后面等等，但是這些參考是為了方便 起見相對于附圖(如正常觀察的那樣)進行的。這些方向不打算在字 面上或以任何形式限制本發(fā)明。另外，術(shù)語如"第一"、"第二"和 "第三"為了描述的目的而在此使用，并且不打算指示或暗示相對的 重要性或顯著性。另外，應(yīng)當理解的是，本發(fā)明的實施例包括硬件、軟件以及電子 部件或模塊，為了討論的目的，它們可以被圖示或描述為好像多數(shù)的 部件單獨地以硬件實現(xiàn)。然而，本領(lǐng)域以及基于閱讀這個詳細描述的 技術(shù)人員將會認識到，在至少一個實施例中，本發(fā)明的基于電子的方 面可以用軟件實現(xiàn)。同樣地，應(yīng)當注意到的是，多個基于硬件和軟件 的裝置，以及多個不同結(jié)構(gòu)的部件可以用于實現(xiàn)本發(fā)明。進而，并且 如隨后的段落中描述的那樣，附圖中圖示的特定機械構(gòu)造打算示范本 發(fā)明的實施例，并且其它可替選的機械構(gòu)造是可能的。圖1圖示了能夠向患者14提供放射療法的放射療法治療系統(tǒng)10。 放射療法治療能夠包括基于光子的放射療法、短程療法、電子束療法、 質(zhì)子、中子或粒子療法或其它類型的治療療法。放射療法治療系統(tǒng)10包括具有機架18的放射療法裝置，該機架18由機架控制器20控制。 盡管附圖中示出的機架18是環(huán)形機架，亦即它延伸通過整個360°以 產(chǎn)生完整的環(huán)或圓，但是也可以使用其它類型的安裝布置。例如，能 夠使用C型、部分環(huán)型機架或機器人臂。機架18能夠支持放射模塊，該放射模塊具有放射源22和線性加 速器26，其可操作以生成光子放射束30。放射模塊還能夠包括調(diào)制裝 置34，其可操作用于修改或調(diào)制放射束30。調(diào)制裝置34提供放射束 30的調(diào)制，并且朝向患者14指引放射束30。特別地，放射束30被指 引朝向患者的一部分。廣泛地說，該部分可以包括整個身體，但是一 般小于整個身體，并且能夠通過二維面積和/或三維體積來定義。預(yù)期接收輻射的部分，其可以被稱為靶或靶區(qū)(如46所示)，是所關(guān)心的 區(qū)域的例子。所關(guān)心的另一種類型的區(qū)域是危險區(qū)域。如果一個部分 包括危險區(qū)域，則放射束優(yōu)選地偏離該危險區(qū)域?；颊?4可以具有多 于一個的需要接收放射療法的靶區(qū)46。這樣的調(diào)制有時被稱為強度調(diào) 制放射療法("IMRT")。也可以使用能夠在相對于患者14的各種旋轉(zhuǎn)和/或軸向位置處定 位放射模塊的其它框架。另外，放射源22可以在不遵循機架18的形 狀的路徑中行進。例如，雖然圖示的機架18通常是圓形的，放射源24 可以在非圓形路徑中行進。在一個構(gòu)造中，如圖2所示，調(diào)制裝置34包括準直裝置。該準直 裝置包括具有一組顎件39的初級準直儀。顎件限定并調(diào)節(jié)放射束30 可以通過的孔40的尺寸。顎件39包括由致動器41控制的上顎件和下 顎件。上顎件和下顎件可移動以調(diào)節(jié)孔40的尺寸。準直裝置進一步包 括多葉準直儀(MLC) 38,其包括多個交錯的葉42，這些葉操作以從 一個位置移動到另一個位置。葉42和顎件30的移動能夠用定位裝置 (如下面更詳細描述)跟蹤。還要注意的是，葉42能夠被移動到在最 小和最大打開位置之間的任何位置。在放射束30到達患者14上的耙 46之前，多個交錯的葉42調(diào)制放射束30的強度、尺寸和形狀。每個 葉42由諸如電機或空氣閥之類的致動器50獨自地控制，以便葉42能 夠迅速地打開和關(guān)閉以允許或阻止輻射通過。致動器50能夠由MLC 計算機和/或控制器54控制。放射療法治療系統(tǒng)IO (圖1)還能夠包括檢測器58 (例如千伏或 兆伏檢測器)，其操作以接收來自治療放射源22或分開的放射源的放 射束。線性加速器26和檢測器58還能夠作為計算機X線斷層攝影 ("CT")系統(tǒng)操作，以生成患者14的CT圖像。線性加速器26朝 向患者14中的靶46發(fā)射放射束30。 CT圖像能夠用放射束30獲得， 該放射束30具有扇形幾何形狀、多層幾何形狀或錐形束幾何形狀。另外，CT圖像能夠用傳遞兆伏能量或千伏能量的線性加速器26獲得。靶46和周圍組織吸收輻射中的一些。檢測器58檢測或測量由靶46和 周圍組織吸收的輻射量。隨著線性加速器26圍繞患者14旋轉(zhuǎn)并朝向 患者14發(fā)射輻射，檢測器58從不同的角度收集吸收數(shù)據(jù)。收集的吸 收數(shù)據(jù)被傳送到計算機54，以處理吸收數(shù)據(jù)并生成患者的身體組織和 器官的橫截面圖像或"切片"。這些圖像還能夠圖示骨、軟組織和血 管。放射療法治療系統(tǒng)IO還能夠包括支持患者14的患者支持物，諸 如治療床62 (圖l所示)。治療床62沿著x、 y或z方向中的至少一 個軸移動。在其它構(gòu)造中，患者支持物能夠是適合于支持患者的身體 的任何部分的裝置，并且患者支持物不限于必須支持整個患者的身體。 系統(tǒng)10還能夠包括驅(qū)動系統(tǒng)66，其可操作用于操縱治療床70的位置。 驅(qū)動系統(tǒng)66能夠由治療床計算機和/或控制器70控制?？商孢x地，使 用治療系統(tǒng)10的另一個計算機和/或控制器能夠控制驅(qū)動系統(tǒng)66。如上所述，放射療法治療系統(tǒng)IO包括許多部件和機械裝置(例如 治療床62、 MLC 38、機架18等等)，它們能夠從一個位置移動到另 一個位置，以便向患者14實施期望劑量(例如預(yù)定的輻射量)。例如， MLC 38的葉42能夠移動，以便調(diào)制正在向患者14實施的輻射的強度。 另外，治療床62能夠移動，以便適當?shù)囟ㄎ话?6。因此，治療系統(tǒng) 10的部件中的每一個的運動能夠被精確地控制以向患者14實施正確的 劑量。治療系統(tǒng)IO的部件和機構(gòu)的運動(以及操作)能夠用多個計算 機和/或控制器(例如，機架控制器20、治療床控制器70、 MLC控制 器54等等)控制。其它控制器，諸如劑量控制器75 (如圖3所示)， 還能夠被執(zhí)行以在治療期間向患者14實施正確的劑量。劑量控制器75 能夠接收來自多個定位和劑量驗證裝置(如下面更詳細描述)的信號， 以便確定將要向患者H實施的正確劑量?？商孢x地，單系統(tǒng)計算機(未示出)能夠用于控制整個治療系統(tǒng)10，其結(jié)合了所有分開的控制器和/或計算機的過程和操作。圖3圖示了 LPS 100的實施例，其具有到多個放射療法治療系統(tǒng)部件以及它們各自的控制器的鏈接。LSP 100還能夠用于跟蹤患者14 和靶46的移動(如關(guān)于圖4描述的那樣)。在其它實施例中，LPS 100 能夠以其它類型的成像設(shè)備(例如CT、 MRI、 PET等等)實施，并且 不限于圖1中示出的放射療法治療系統(tǒng)10。在圖3示出的實施例中， LPS 100包括集成計算機105、系統(tǒng)監(jiān)視模塊110以及多個位置驗證裝 置125。在進一步推進之前，應(yīng)當理解的是，多個位置驗證裝置125在此 也可以被稱為多個運動驗證裝置125。如在此討論的那樣，位置驗證裝 置125能夠用于獲得裝置125的速率(或速度)、加速度或時序。位 置信息、速度信息、加速度信息和時序信息在此能夠共同稱為運動信 息，因此術(shù)語"運動驗證裝置"的可能使用是對"位置驗證裝置"的 替換。同樣如在此討論的那樣，位置驗證裝置125 (或運動驗證裝置 125)能夠用于監(jiān)視向位置驗證裝置125的輻射。如圖3所示，治療系統(tǒng)IO的控制器中的每一個(例如機架控制器 20、治療床控制器70、 MLC控制器54、劑量控制器75等等)能夠?qū)?信號傳送給它們相應(yīng)治療系統(tǒng)部件中的每一個，以便控制它們的運動 和操作。應(yīng)當理解的是，諸如在圖3中接收和傳送的那些信號能夠用 有線和無線通信部件(例如銅線、同軸電纜、射頻("RF")、紅外("IR") 信號、Wi-Fi信號等等)支持。治療系統(tǒng)部件還將信號傳送給系統(tǒng)監(jiān)視 模塊IIO。那些信號能夠?qū)?yīng)于部件的實際位置和操作。系統(tǒng)監(jiān)視模塊 IIO還能夠從位置驗證裝置125接收信號。仍然參考圖3， LPS 100的位置驗證裝置125能夠耦合到治療系統(tǒng) 10的各種部件。位置驗證裝置125能夠用于從治療系統(tǒng)10的部件收集 相對和絕對位置數(shù)據(jù)，這能夠有助于優(yōu)化放射療法治療的實施。例如，位置驗證裝置125能夠耦合到治療床62以提供治療床62的位置、速 度和/或垂度。作為其它的例子，位置驗證裝置125能夠被戰(zhàn)略地定位 以檢測機架位置、速度和垂度以及葉位置和速度。位置驗證裝置125還能夠供應(yīng)相對于其它部件的位置數(shù)據(jù)，例如 相對于機架位置的治療床位置。類似地，位置驗證裝置125能夠耦合 到治療系統(tǒng)10的各種其它部件(例如MLC 38的葉42、機架18、線性 加速器26等等)以便提供其它位置數(shù)據(jù)。另外，在一些實施例中，定 位裝置和信標能夠耦合到或植入患者14以提供患者14和靶位置信息 (如關(guān)于圖4更加詳細地描述的那樣)。在一些實施例中，LPS 100還能夠用于跟蹤治療系統(tǒng)IO的部件移 動的速度。更加具體地，通過使用位置驗證裝置125的信號，能夠以 多種方法確定部件的速度。在一個實施例中，多普勒效應(yīng)用于跟蹤移 動部件中的每一個的速度。在另一個實施例中，能夠完成位置/時間比 較計算，以確定治療系統(tǒng)10的每個部件的速度。例如，通過跟蹤固定 到線性加速器的位置驗證裝置125，使用多普勒效應(yīng)，能夠跟蹤線性加 速器26圍繞機架18從一個位置移動到另一個位置的速度。為了跟蹤驗證裝置125中的每一個的位置和速度，系統(tǒng)監(jiān)視模塊 110接收的信號被轉(zhuǎn)發(fā)到集成計算機105。在一些實施例中，從系統(tǒng)監(jiān) 視模塊110向集成計算機105傳送的信號被直接轉(zhuǎn)發(fā)而沒有改變。在 其它實施例中，從系統(tǒng)監(jiān)視模塊110向集成計算機105傳送的信號在 發(fā)送之前被調(diào)制或改變?？商孢x地，系統(tǒng)監(jiān)視模塊110能夠直接結(jié)合 到集成計算機105中。一旦從系統(tǒng)監(jiān)視模塊110接收到信號，集成計算機105就能夠完 成由LPS IOO產(chǎn)生的控制環(huán)，并且將信號傳送返回給多個系統(tǒng)控制器 (亦即機架控制器20、治療床控制器70、 MLC控制器54、劑量控制 器75等等)中的每一個。從集成計算機105向系統(tǒng)控制器中的每一個傳送的信號然后能夠用于改變系統(tǒng)部件的位置和操作。因此，集成計 算機105能夠有效地控制整個治療系統(tǒng)10。在一個實施例中，LPS 100的集成計算機105能夠用于將治療系統(tǒng) 部件中的每一個的信號(例如如位置信號、速度信號、加速度信號等 等的運動信號)與位置驗證裝置125的信號相比較。例如，耦合到治 療床62的位置驗證裝置125的位置信號能夠被與直接從治療床62傳 送的硬接線位置信號交叉校驗。如果位置驗證裝置信號不同于治療床 62產(chǎn)生的信號，則集成計算機105能夠判定是否需要對治療床位置進 行改變。集成計算機105然后能夠?qū)⑿Ｕ盘杺魉徒o治療床控制器70， 以便將治療床62移動到正確位置。在另一個實施例中，使用集成計算機105，能夠用LPS 100校正部 件的速度。例如，能夠?qū)⒂梦恢抿炞C裝置125監(jiān)視的速度與從線性加 速器26的硬接線部件產(chǎn)生的速度信號相比較。如果用位置驗證裝置125 監(jiān)視的速度不同于硬接線連接的速度，則能夠使用集成計算機105對 線性加速器26的運動進行改變。因此LPS 100能夠用于從治療系統(tǒng)10的部件收集多種信息，以便 使用絕對和相對參考點在時間上和在空間上監(jiān)視并校正每個部件的運 動。這么做，正在由位置驗證裝置125所跟蹤的治療系統(tǒng)10的部件中 的每一個能夠被相互協(xié)調(diào)和同步，以向患者14實施正確的劑量和治療。 例如，治療床62、線性加速器26和MLC42全都能夠被同步，并且通 過集成計算機105使它們的運動被實時驗證，以向患者14實施治療。 需要時能夠?qū)χ委熛到y(tǒng)10的部件的速度和位置進行校正。在另一個實施例中，LPS 100和/或其它對象定位系統(tǒng)能夠與治療 系統(tǒng)10對接和/或通信，以實施后處理驗證操作。要注意的是，患者監(jiān) 視裝置也能夠與治療系統(tǒng)10對接和/或通信以執(zhí)行后處理驗證操作。在 完成治療之后，能夠回顧位置驗證裝置125的信號。還能夠回顧治療系統(tǒng)IO的部件中的每一個的硬接線信號。然后能夠?qū)碜晕恢抿炞C裝 置125的信號與相應(yīng)的硬接線信號相比較。比較的結(jié)果能夠用作質(zhì)量 保證檢查，以驗證治療系統(tǒng)IO的全部部件已正確地操作。使用這個比 較能夠潛在地識別有故障的部件和需要更換的部件。LPS 100的(上述)位置驗證裝置125不限于監(jiān)視機械裝置和部件 (亦即機架18、 MLC 38、治療床62等等)。同樣，本發(fā)明的驗證方 面不限于上述LPS裝置。在另一個實施例中，多個位置監(jiān)視裝置能夠 耦合到或植入患者14，以便監(jiān)視、檢測和/或改變治療期間實施的劑量 115。圖4圖示了能夠有助于放射療法治療的實施的示范性位置裝置的 組200。位置裝置能夠包括反射器標記205、發(fā)送器標記210、可變強 度籽215和晶體管標記220。其它類型的位置裝置能夠包括射頻籽和可 變頻率籽。組200中包括的位置裝置中的每一個能夠結(jié)合到LPS 100 中。在其它實施例中，位置裝置205-220不需要包括在LPS 100中，并 且能夠植入分開的獨立的監(jiān)視系統(tǒng)中。在進一步推進之前，應(yīng)當理解 的是，術(shù)語"標記"在此廣泛地使用以包括術(shù)語籽。例如，可變強度 籽215在此也可以被稱為可變強度標記215。在一些實施例中，反射器標記205植入在患者14的靶46附近， 并且用作無源跟蹤與定位信標。反射器標記205還能夠位于接近患者 14的位置(諸如治療床62)。當反射器標記205通過諸如輻射源之類 的觸發(fā)源激發(fā)時，反射器標記205的位置能夠用于"定位"靶46的位 置。在一些實施例中，在放射治療之前或期間，將反射器標記與CT成 像結(jié)合使用。使用反射器標記205獲得的位置數(shù)據(jù)能夠確認關(guān)于患者 解剖組織的患者14和靶46位置。因此，反射器標記能夠有助于朝向 耙46指引放射療法治療。反射器標記205還能夠植入患者14的其它 區(qū)域中(或位于其附近)。例如，標記205能夠植入在識別的危險區(qū) 域("RAR")附近，以便避免使特別易損的區(qū)域暴露于輻射。發(fā)送器標記210是另一種類型的定位器，并且能夠類似于反射器標記205使用。然而，發(fā)送器標記210不需要觸發(fā)源以被激活。因此，根據(jù)結(jié)構(gòu)，發(fā)送器標記210能夠在治療期間的任何時間被定位(并且 不僅在患者正被暴露于輻射時)。發(fā)送器標記210能夠發(fā)送多種信號 (例如RF、藍牙、WiFi、 IEEE 802.15.4等等)，其由相應(yīng)的接收器接 收。在另一個實施例中，可變強度籽215能夠用于既跟蹤患者14的位 置，又跟蹤向患者14實施的劑量。例如，RF定位籽能夠配置為產(chǎn)生 特定信號，其對應(yīng)于要向患者14實施的某個預(yù)定劑量。配置的RF籽 然后能夠植入到患者14的靶46中或其附近。每次RF籽暴露于放射治 療時，從籽發(fā)送的RF信號都能夠變得較弱。在全部預(yù)定劑量已被實施 之后，籽將會停止發(fā)送信號。對于需要多次實施會話的放射治療，能夠在每次治療之前為了信 息而探測可變強度籽215。這么做，能夠驗證在該實施會話之前已向患 者實施的輻射量。另外，用已由治療系統(tǒng)IO實施的輻射量，能夠驗證 已由籽215接收的輻射量。然后能夠比較這些值，并且能夠驗證治療 系統(tǒng)10的操作。在其它實施例中，籽215能夠使用多種其它技術(shù)(包 括無線和有線連接)發(fā)送它們的可變信號，這些技術(shù)諸如WiFi、包括 在IEEE 802.15族中的信號、光纖連接或傳統(tǒng)電線連接。另外，籽215 能夠以替換的方式變化，以便確定向患者14實施的劑量。例如，在一 些實施例中，從籽215發(fā)送的信號能夠根據(jù)接收的輻射量而增加或變 得更強。在一些實施例中，可變強度籽215能夠有助于確定耙46的變形(例 如靶46如何對放射治療作出反應(yīng))。例如，諸如可變強度籽215之類 的標記能夠用作用于變形計算的參照點。使用CT圖像，或者通過用一 個或多個標記跟蹤靶46，能夠初始地進行變形計算。在2005年7月 22日遞交的名稱為"SYSTEM AND METHOD FOR FEEDBACK GUIDEDQUALITY ASSURANCE AND ADAPTATIONS TORADIATION THERAPY TREATMENT "的美國臨時專利申請No. 60/701,580中描述了變形計算的例子，其整體內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。 靶46的變形然后能夠被與向患者14實施的輻射量相比較，該輻射量 能夠使用籽215來計算。放射治療策略可以與已發(fā)生的變形量比較地 根據(jù)接收的輻射量而改變。圖5圖示了利用可變強度籽215實施放射療法治療的方法的流程 圖。首先利用治療系統(tǒng)10注冊患者14 (框250)。為了這樣做，可變 強度籽215能夠發(fā)送對患者14和靶46唯一的注冊信號，其能夠幫助 確保正在實施正確的治療。 一旦注冊，就能夠確定將要向患者14實施 的劑量(框255)。從(多個)籽215正發(fā)送的信號的強度可以根據(jù)確 定的劑量來調(diào)節(jié)。在劑量中實施的輻射量能夠取決于患者14、靶46以 及靶46的變形。在確定將要向患者14實施的劑量之后，能夠確定耙 46的位置(框260)。在一些實施例中，正從籽215發(fā)送的信號能夠 用于計算靶46的位置。在其它實施例中，標記(諸如標記205和210) 能夠用于確定靶46的位置。另外，如上所述，還能夠跟蹤其它區(qū)域的 位置(例如患者的身體在治療床62上的位置)。一旦位置數(shù)據(jù)已被收集，就能夠向患者14實施預(yù)定劑量(框265)。 在實施期間，籽215能夠用于計算正由患者14接收的劑量(框270)。 在一些實施例中，正從籽215發(fā)送的信號能夠被連續(xù)跟蹤，以便能夠 貫穿治療跟蹤正由患者接收的輻射量。在其它實施例中，來自籽215 的信號以預(yù)定間隔讀取或輪詢。為了驗證患者正在接收正確的劑量， 能夠?qū)⒄趯嵤┑膭┝颗c根據(jù)籽215正在接收的劑量相比較(框275)。 如果患者14正在接收的輻射量相對地等于正在實施的輻射量，則能夠 進行確定是否繼續(xù)治療(框280)。如果來自籽215的信號不再存在， 則能夠結(jié)束治療(框285)。然而，如果需要另外的治療，則過程能夠 返回到框255以便確定將要向患者14實施的正確劑量。再次參考框275，如果患者14正在接收的輻射量不相對地等于治療系統(tǒng)10正在實施的輻射量，則能夠判定是否繼續(xù)治療(框290)。在一些實施例中，向患者14實施的輻射量和患者14接收的輻射量之間的差能夠表示治療系統(tǒng)故障。這樣的差異也可以指示正在治療不正確的區(qū)域。在這樣的實施例中，可以終止治療(框295)。然而，在一 些實施例中，能夠進行調(diào)節(jié)以改變實施的劑量、改變治療系統(tǒng)10的部 件的位置或者改變患者14的位置(框300)。這樣的改變能夠校正治 療的實施，以便實施能夠繼續(xù)。在調(diào)節(jié)必需的部件之后，過程能夠返 回到框255，以便能夠為后續(xù)實施完成劑量計算。實例劑量計算也在美 國臨時專利申請No. 60/701,580中描述。在一個實施例中，使用LPS 100中包括的劑量控制器75 (如圖3 所示)能夠執(zhí)行圖5中圖示的過程。在另一個實施例中，使用分開的 獨立系統(tǒng)能夠?qū)嵤﹫D5中圖示的過程。完成過程步驟的速度能夠取決 于完成它的系統(tǒng)的性能。在一些實施例中，該過程實質(zhì)上被連續(xù)更新， 以便在治療期間能夠進行對劑量和實施的治療系統(tǒng)改變。返回參考圖4，晶體管標記220也能夠用于跟蹤患者14的位置以 及患者14接收的劑量。與可變強度籽215不同，晶體管標記220的信 號能夠用于監(jiān)視劑量的強度以及患者已接收的輻射量。更加具體地， 來自晶體管標記220的強度信號能夠被編譯，以提供患者14已接收的 劑量的指示。在一個實施例中，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管("MOSFET") 標記220，諸如來自North Carolina的Morrisville的Sicel Technologies公司的傳感器或標記之類，能夠與其它定位器標記(諸如標記205和 210)結(jié)合使用，以有助于劑量向患者14的優(yōu)化實施。定位器標記能 夠用于確定靶46的位置和變形特性，并且MOSFET標記220能夠用于 監(jiān)視患者14正在接收的劑量。由患者14接收并且由MOSFET標記220 跟蹤的劑量然后能夠與從治療系統(tǒng)10實際實施的劑量相比較。治療之 后的劑量比較能夠用于檢測治療中的系統(tǒng)性或隨機誤差，并且準備將來的補救治療或治療修改。在其它實施例中，貫穿治療能夠通過 MOSFET標記220實時地監(jiān)視劑量，并且在相同的治療期間能夠?qū)嵤┎呗赃M行改變。圖6圖示了利用來自在靶46中或附近植入的MOSFET類型標記 220的反饋的方法的流程圖。在圖6示出的實施例中，結(jié)合日常CT掃 描完成該過程，該日常CT掃描是在治療實施之前完成的。然而，在其 它實施例中，能夠在治療之前、期間或之后的任何時間并且結(jié)合多種 其它治療(MRI、 PET等等)使用標記220。如圖6所示，首先確定標記220的位置(框350)。其它信標和 籽(例如標記205-215)也能夠被定位以便為患者14和靶46提供一組 完整的位置數(shù)據(jù)。在定位標記205-220之后，能夠?qū)⑺鼈兊漠斍拔恢门c 過去治療的標記位置進行比較(框355)。這么做能夠跟蹤標記220的 遷移(如果有的話)。由于外力或靶46的移動，標記220可以從一個 位置遷移到另一個位置。在任一情況下，在后續(xù)治療中如果標記已顯 著地從一個位置遷移到另一個位置則可能需要調(diào)節(jié)。在確定標記的位 置(框355)之后，能夠記錄治療系統(tǒng)10已實施的劑量，并且能夠計 算患者14實際接收的預(yù)測輻射量(框360)。還能夠測量標記200己 實際接收的輻射量和強度(框365)。預(yù)測的劑量計算(框360)能夠與用標記220監(jiān)視的劑量相比較 (框365)，以便驗證接收的劑量等于或接近于實施的劑量(框370)。 在判定向患者14實施的治療是否等于患者14接收的治療(框370)之 后，能夠考慮靶46的位置(框375)。要由放射療法治療的靶46的益 處能夠在身體各處變化。因此，在一些情況下，治療系統(tǒng)10實施的輻 射量能夠大于靶46接收的劑量。能夠生成報告(框380)，該報告能 夠基于耙46和過去治療的先驗知識為特定的實施指示患者應(yīng)當接收的 劑量。還能夠考慮很可能發(fā)生的變形效應(yīng)。使用確定性報告的信息和 和來自標記220的劑量數(shù)據(jù)，能夠決定是否需要后續(xù)治療(框385)。用這種方式使用標記220,能夠改進變形計算并驗證投影變形圖。如果 不需要后續(xù)治療則過程結(jié)束(框390)。如果需要另外治療，則能夠調(diào)節(jié)治療系統(tǒng)10的設(shè)置(框395)，并且過程能夠返回到框360。治療 系統(tǒng)10的部件的位置和實施的劑量可能需要基于治療的類型、變形或 患者位置而被調(diào)節(jié)。返回參考圖4，在另一個實施例中，組200的一組標記和籽能夠 被選擇并且用于向運動中的靶10 (例如肺、消化道等等)實施治療。 根據(jù)治療系統(tǒng)IO、正在實施的治療的類型以及患者14，能夠確定從組 200中選擇的標記和籽205-220的組合。在一個實施例中，使用標記和籽的組200，以及用其它裝置(例 如熒光透視、MVCT、 kVCT等等)，能夠跟蹤靶46的運動。然后， 在劑量的實施期間，取決于靶的位置能夠修改或中斷治療。例如，患 者14的肺可能需要被輻射。由于治療期間患者需要呼吸，靶46(亦即 肺)可能處在相對穩(wěn)定的運動中。為了跟蹤肺的運動，組200的標記 和籽能夠植入肺內(nèi)或位于肺附近。肺的運動也能夠由諸如上面列舉的 其它裝置監(jiān)視。通過跟蹤肺的運動，正在實施的治療能夠根據(jù)正在發(fā) 生的運動的類型被修改以包括不同的劑量。更加具體地，當患者正在 吸入時實施的劑量可能不同于患者正在呼出時實施的劑量。另外，通 過將組200的標記和籽的信號與其它裝置的信號相比較，能夠驗證肺 的運動和實施的治療。如果比較的結(jié)果不相互一致，則能夠識別治療 誤差或設(shè)備故障。通過組200的標記和籽還能夠識別肺的不穩(wěn)定行為 (例如咳嗽)，以便治療能夠被暫停或中斷，直到運動變得更加穩(wěn)定 為止。在另一個實施例中，用于跟蹤治療系統(tǒng)10的部件以及籽和標記的 組200的裝置的整個集合能夠用于向患者14實施治療。在一個這樣的 實施例中，使用四維計算機X線斷層攝影(4D CT)圖像，治療系統(tǒng) 10的部件和耙46的運動被用于提供優(yōu)化治療。4D CT圖像能夠指示3D圖像容積的集合，其每個表示諸如呼吸之類的運動模式的"相"。 這些4D CT圖像能夠用于勾畫輪廓，以及用于生成預(yù)期某個周期的 "相"的治療計劃。然而，患者的呼吸模式能夠常常偏離由"4DCT" 圖像集所指示的理想可再現(xiàn)模式。通過在治療期間監(jiān)視患者和/或系統(tǒng) 部件的運動，組200的籽和標記能夠用于為容積中的每一個更加精確 地計算劑量。使用籽和標記跟蹤的運動能夠是不規(guī)則或非預(yù)期的，并 且不需要遵循平滑或可再現(xiàn)的軌跡。在實施期間還能夠驗證治療系統(tǒng) 10的部件中的每一個的位置。使用各種裝置獲得的測量結(jié)果，能夠為 患者的實際運動模式重新計算最優(yōu)劑量。在另一個實施例中，患者14、 靶46以及治療系統(tǒng)10的部件的運動能夠用于在治療期間實時地為4D CT的每個相重新計算劑量。變形監(jiān)視技術(shù)(如上所述)也能夠用作參 數(shù)，以計算和改變不同相之間的劑量。利用全部的可得數(shù)據(jù)源能夠允 許最優(yōu)治療。由此，本發(fā)明還提供了確定對象的位置和實施放射療法治療的新 而有用的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點在以下權(quán)利要求中闡 述。
權(quán)利要求
1.一種使用指示運動的標記來估計放射療法系統(tǒng)實施的劑量的方法，所述標記與患者相關(guān)聯(lián)，該方法包括向所述患者實施輻射；在所述實施輻射期間監(jiān)視所述標記的運動；以及至少部分地基于所述標記的運動，估計向所述患者實施的劑量。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述標記布置在所述患者之內(nèi)。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述標記耦合到所述患者并 且在所述患者之外。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，進一步包括獲得所述患者的多個圖 像，并且其中所述估計劑量進一步基于所述多個圖像。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，進一步包括向所述患者提供治療，. 并且其中所述獲得多個圖像在向所述患者提供治療期間發(fā)生。
6. 如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述獲得多個圖像基本上在 治療位置中收集。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，進一步包括獲得所述患者的三維圖 像，并且其中所述估計劑量進一步基于所述三維圖像。
8. 如權(quán)利要求l所述的方法，進一步包括獲得所述患者的四維圖 像，并且其中所述估計劑量進一步基于所述四維圖像。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括至少部分地基于所述估計，修改向所述患者實施的輻射。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括進行變形，并且其中 所述估計劑量進一步基于變形。
11. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其中，所述標記用作用于所述進 行變形的參照點。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括獲得與所述標記接收 的輻射強度有關(guān)的從所述標記發(fā)送的信號，并且其中所述估計劑量進 一步基于所述標記接收的輻射強度。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括獲得正從所述標記發(fā)送的信號的強度，并且其中所述估計劑量進一步基于正從所述標記發(fā) 送的信號的強度。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，正從所述標記發(fā)送的信號 的強度基于實施的輻射量。
15. 如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括基于監(jiān)視所述標記的 運動來改變所述實施輻射。
16. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述實施輻射是根據(jù)治療 計劃的，并且進一步包括基于所述監(jiān)視行為動態(tài)地修改所述治療計劃。
17. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述實施輻射是根據(jù)治療 計劃的，并且進一步包括基于所述監(jiān)視行為動態(tài)地改變所述治療計劃。
18. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述監(jiān)視所述標記的運動 包括監(jiān)視所述標記的絕對位置、監(jiān)視所述標記的相對位置、監(jiān)視所述標記的絕對速度、監(jiān)視所述標記的相對速度、監(jiān)視所述標記的絕對加 速度、監(jiān)視所述標記的相對加速度以及監(jiān)視所述標記的時間序列中的 至少一個。
19. 如權(quán)利要求1所述的方法，進一步包括獲得與所述標記相關(guān) 的劑量測定特性。
20. —種使用與患者相關(guān)聯(lián)的標記來估計放射療法系統(tǒng)實施的劑 量的方法，該方法包括向所述患者實施輻射； 獲得與輻射的實施相關(guān)的信息；至少部分地基于所述信息估計向所述標記實施的劑量； 獲得所述標記接收的劑量；以及 比較所述接收的劑量與所述估計的劑量。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述標記被布置在所述患 者之內(nèi)。
22. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述標記耦合到所述患者 并且在所述患者之外。
23. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述獲得行為包括接收表 示所述標記接收的劑量的值以及用校準值來調(diào)節(jié)所述值。
24. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述獲得行為包括用所述 患者的圖像識別所述標記的位置，并且其中所述估計行為進一步包括 至少部分地基于所述標記的位置來計算劑量。
25. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述獲得行為包括獲得用 于所述標記的運動信息，并且其中所述估計所述劑量進一步基于所述運動信息。
26. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述獲得行為包括獲得檢 測器數(shù)據(jù)，并且其中所述估計所述劑量進一步基于所述檢測器數(shù)據(jù)。
27. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述獲得行為包括獲得系 統(tǒng)反饋信息，并且其中所述估計所述劑量進一步基于所述系統(tǒng)反饋信 息。
28. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述獲得行為包括獲得三 維圖像，并且其中所述估計所述劑量包括用所述三維圖像進行三維劑 量計算°
29. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述獲得行為包括獲得多 個三維圖像，并且其中所述估計所述劑量包括用所述多個三維圖像進 行四維劑量計算。
30. 如權(quán)利要求20所述的方法，進一步包括至少部分地基于所述 比較來修改所述實施輻射。
31. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述獲得行為包括獲得與 所述標記接收的輻射的強度有關(guān)的從所述標記發(fā)送的信號。
32. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述獲得行為包括獲得正 從所述標記發(fā)送的信號的強度。
33. 如權(quán)利要求32所述的方法，其中，正從所述標記發(fā)送的信號 的強度基于實施的輻射量。
34. 如權(quán)利要求20所述的方法，其中，所述獲得行為包括在輻射次的一部分期間接收的劑量、用于整個輻射次的累積劑量以及在多次 輻射期間接收的累積劑量中的至少一個。
35. 如權(quán)利要求20所述的方法，形。
36. 如權(quán)利要求35所述的方法， 行行為的參照點。
37. 如權(quán)利要求20所述的方法, 比較來確定所述標記的位置。
38. 如權(quán)利要求20所述的方法， 施輻射。
39. 如權(quán)利要求20所述的方法， 運動信息。其中，所述估計行為包括進行變其中，所述標記用作用于所述進進一步包括至少部分地基于所述基于所述比較動態(tài)地改變所述實進一步包括獲得用于所述標記的
40. —種使用指示運動的標記來估計放射療法系統(tǒng)實施的劑量的 方法，所述標記與患者相關(guān)聯(lián)，該方法包括向所述患者實施輻射；在所述實施輻射期間監(jiān)視所述標記的運動；至少部分地基于所述標記的運動，估計向所述患者實施的劑量； 獲得所述標記接收的劑量；以及 比較所述接收的劑量與所述估計的劑量。
41. 如權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述標記被布置在所述患 者之內(nèi)。
42. 如權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述標記耦合到所述患者并且在所述患者之外。
43. 如權(quán)利要求40所述的方法，其中，所述獲得行為包括接收表示所述標記接收的劑量的值以及用校準值來調(diào)節(jié)所述值。
44. 如權(quán)利要求40所述的方法，進一步包括用所述患者的圖像識 別所述標記的位置，并且其中所述估計行為進一步包括至少部分地基 于所述標記的位置來計算劑量。
45. 如權(quán)利要求40所述的方法，進一步包括至少部分地基于所述 比較來確定所述標記的位置。
全文摘要
一種使用指示運動的標記來估計放射療法系統(tǒng)實施的劑量的系統(tǒng)和方法。該標記與患者相關(guān)聯(lián)。在操作的一種方法中，該方法包括向患者實施輻射；在實施輻射期間監(jiān)視標記的運動；以及至少部分地基于標記的運動，估計向患者實施的劑量。在操作的另一個方法中，該方法包括向患者實施輻射；獲得與輻射的實施相關(guān)的信息；至少部分地基于該信息估計向標記實施的劑量；獲得標記接收的劑量；以及比較接收的劑量與估計的劑量。
文檔編號A61B5/05GK101267769SQ200680034744
公開日2008年9月17日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
發(fā)明者盧衛(wèi)國, 古斯塔沃·H·奧利弗拉, 托馬斯·R·麥克基, 肯尼斯·J·盧卡拉, 艾里克·斯楚納爾 申請人:斷層放療公司